[发明专利]一种质子交换膜燃料电池加速失效的模拟系统

说明书

为解决现有技术存在的问题，本发明提供了一种质子交换膜燃料电池失效模拟系统，包括：电池失效模拟装置和远程分析控制平台。所述电池失效模拟装置包括：质子交换膜燃料电池。所述质子交换膜燃料电池的电极端分别与电控功率变换器和负载模块电连通。所述电控功率变换器通过电控开关与检测模块电连通。所述检测模块与负载模块电连通。质子交换膜燃料电池外部套设有温度控制模块。所述温度控制模块、电控功率变换器、检测模块、电控开关、负载模块均与通讯模块信号连接。所述通讯模块与远程分析控制平台信号连接。本发明通过电池失效模拟装置，获得电池在不同控制条件下的运行状态，结合失效模型分析得到PEMFC的内部失效影响因素。

技术领域

本发明涉及电池设备领域，具体为一种质子交换膜燃料电池加速失效的模拟系统。

背景技术

质子交换膜燃料电池(简称PEMFC)的耐久性(使用寿命)是电站和电动汽车应用中商业化的一个主要障碍。国内外的PEMFC耐久性研究，对基础的失效机理已经有了基本了解，这使得进一步开展研究工作成为可能。如Pt催化剂的集聚和颗粒生长、Pt损失、Pt迁移和污染；催化剂载体的失效；膜的化学失效和机械失效；多孔传输层的力学性能和热物理失效、化学和电化学失效；石墨复合双极板的失效和金属双极板失效；以及其它组件的失效，如密封件，端板和总线板等。PEMFC的某些失效机理，也得到验证，如典型的Pt/C催化剂中的碳腐蚀，Pt颗粒生长和溶解/沉淀和全氟磺酸(PFSA)膜的断链等。

国内外的上述PEMFC耐久性研究，都是从影响电池耐久性的内部因素开展研究，如燃料电池的设计、安装、材料失效、杂质或污染物和环境外。再就是从运行条件方面，如温度、相对湿度、压力、燃料缺失、负荷变化、启动和关机循环、电位循环和冻结与解冻等。然而，针对功率变换器导致PEMFC失效机理的耐久性问题，均用燃料电池等效电路模型进行研究，而涉及燃料电池内部膜电极失效机理尚未见报道。

发明内容

本发明针对现有技术存在的问题，提供了一种质子交换膜燃料电池加速失效的模拟系统，包括：电池失效模拟装置和远程分析控制平台。所述电池失效模拟装置包括：待进行失效模拟的质子交换膜燃料电池。所述质子交换膜燃料电池的电极端分别与电控功率变换器的输入端和负载模块的输出端电连通。所述电控功率变换器的输出端通过电控开关与检测模块的输入端电连通。所述检测模块的输出端与负载模块的输入端电连通。质子交换膜燃料电池外部套设有温度控制模块。所述温度控制模块、电控功率变换器、检测模块、电控开关、负载模块均与通讯模块信号连接。所述通讯模块与远程分析控制平台通过数据线有线信号连接或通过无线网络信号连接。

所述远程分析控制平台包括：分析装置、储存器、输入装置、显示器。所述输入装置向分析装置输入控制指令，所述显示器显示分析装置的分析结果。所述储存器储存温度控制模块、电控功率变换器、检测模块、电控开关、负载模块的运行数据和分析装置的分析数据。所述分析装置根据控制指令，通过通讯模块向温度控制模块、电控功率变换器、电控开关、负载模块发送控制指令，接收检测模块发回的检测数据，并基于上述信息形成质子交换膜燃料电池失效模型。

进一步的，所述温度控制模块包括：与通讯模块信号连接的第一微处理器，与第一微处理器信号连接的加热器组件和压缩机。所述压缩机的输出端与冷凝器的输入端连通，所述冷凝器的输出端与蒸发器的输入端连通。所述蒸发器的输出端与压缩机的输入端连通。所述蒸发器为螺旋管，所述质子交换膜燃料电池设置在蒸发器的中央。所述加热器组件夹设在蒸发器与质子交换膜燃料电池之间。所述质子交换膜燃料电池侧壁贴设有温度传感器。所述温度传感器的信号输出端与第一微处理器信号连接。

进一步的，所述冷凝器与蒸发器之间通过回转细管连接。

进一步的，所述负载模块包括：与通讯模块信号连接的第二微处理器，与第二微处理器信号连接的电控双控开关。所述电控双控开关的输入端与检测模块的输出端电连通，所述电控双控开关的一个输出端与非连续负载组件的输入端电连通，另一个输出端与连续负载组件的输入端电连通。所述非连续负载组件和连续负载组件的输出端均与质子交换膜燃料电池的电极端电连通。